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      生物工程師發(fā)現(xiàn)調節(jié)細胞“發(fā)電站”的機制
      
			
      
				2019-05-13 09:27:18
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      加州大學洛杉磯分校的生物工程師及其同事已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種新的觀點，即細胞如何通過將細胞切割成更小的單位來調節(jié)線粒體的大小，即提供能量的細胞部分。
      

      生物工程師發(fā)現(xiàn)調節(jié)細胞“發(fā)電站”的機制
      

      研究人員寫道，用酵母蛋白證明這一發(fā)現(xiàn)最終可用于幫助解決與線粒體大小調節(jié)不平衡相關的人類疾病- 例如阿爾茨海默氏癥或帕金森病。此外，由于具有太小或太大的線粒體可能潛在地導致無法治愈的疾病，可以想象負責該過程的蛋白質可能是未來治療的潛在靶標。
      

      該研究發(fā)表在ACS Central Science，由加州大學洛杉磯分校生物工程學教授Gerard Wong領導。
      

      在細胞內，線粒體類似于用于制造氣球動物的長氣球。如果線粒體太長，它們就會變得糾結。已知它們的大小主要受兩種蛋白質的調節(jié)，其中一種蛋白質將較長的線粒體分解成較小的大小。它們被稱為細胞的“強者”，因為它們將化學能從食物轉化為有助于細胞發(fā)揮其所有功能的形式。
      

      保持線粒體的最佳尺寸對細胞的健康很重要。調節(jié)蛋白的量不足，稱為Dnm1，導致線粒體變得太長并且纏結。過多的Dnm1會導致過多的短線粒體。在這兩種情況下，線粒體作為細胞的供電提供者基本上無效。這種情況可能導致神經(jīng)發(fā)育障礙或神經(jīng)退行性疾病，如阿爾茨海默氏癥或帕金森氏癥。
      

      為了更好地理解這種機制，研究人員使用他們在2016年開發(fā)的機器學習方法來確切地弄清楚蛋白質如何將一個線粒體分解為兩個較小的線粒體。他們還在美國能源部研究機構Stanford Synchrotron Radiation Lightsource使用了一種稱為“同步加速器小角度X射線散射”的強大技術，以了解這些蛋白質在此過程中如何使線粒體膜變形。
      

      在這項研究之前，人們認為這些蛋白質包裹著線粒體，然后通過簡單地擠壓將其切成兩半。團隊發(fā)現(xiàn)，這個過程更加微妙。
      

      “當Dnm1纏繞在線粒體上時，先前已經(jīng)證明蛋白質在物理上會收緊并收縮，”Michelle Lee說，他是最近擔任過加州大學洛杉磯分校生物工程博士畢業(yè)生，由Wong提供咨詢，并且是該研究的兩位主要作者之一。“我們發(fā)現(xiàn)當Dnm1接觸線粒體表面時，它也使線粒體本身的區(qū)域更容易塑化，更容易進行切割。這兩種效應攜手并進，使線粒體分裂過程有效。”
      

      另一位主要作者是加州大學洛杉磯分校 - 加州理工學院醫(yī)學科學家培訓項目的研究生歐內斯特·李，也是黃先生的生物工程研究生。他進行了實驗的計算分析。
      

      “使用我們的機器學習工具，我們能夠發(fā)現(xiàn)Dnm1中隱藏的膜重塑活動，與我們的X射線研究一致，”Lee說。“有趣的是，通過分析Dnm1的遠親，我們發(fā)現(xiàn)蛋白質隨著時間的推移逐漸進化出來。”
      

      “這是一個非常意外的結果 - 沒有人認為這些分子具有分裂的個性，具有生物功能所必需的兩個人格，”Wong說，他也是加州大學洛杉磯分?；瘜W和生物化學教授，并且是加州納米系統(tǒng)的成員。研究所。“我們發(fā)現(xiàn)的多功能行為可能是蛋白質的規(guī)則而不是例外。”
      
			

			
        
      
			
      
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